【摘 要】
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随着计算机技术的进步和应用的不断扩展，嵌入式系统也得到了迅速的发展。嵌入式系统在许多领域均有大量的应用，比如航空航天领域、自动控制系统、数字通信方向等。然而，随之而来
【出 处】
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中国航天第二研究院 航天科工集团第二研究院
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随着计算机技术的进步和应用的不断扩展，嵌入式系统也得到了迅速的发展。嵌入式系统在许多领域均有大量的应用，比如航空航天领域、自动控制系统、数字通信方向等。然而，随之而来的是繁琐的开发流程和日益苛刻的性能要求，单核系统及传统的开发方式越来越显得不适应主流技术的发展趋势。因此，在实际开发中就需要设计实现多核操作系统以满足高性能和并行化的应用需求。 本文所基于的硬件平台是MIPS架构、龙芯3A处理器平台。在实时系统方面，针对航空航天领域里的高实时性和稳定性要求，对已有的一些实时系统，如RTEMS、Linux、VxWorks的性能和实现方式进行了研究和比较;在多核架构方面，分析了SMP架构的优势以及在实现上面临的问题，在此基础上提出了多核操作系统主要功能模块的设计思路以及一些关键问题的解决方案，并进行了实现。 最终本文成功地将所设计的操作系统运行于龙芯3A处理器平台上，所开发的应用程序能够在目标机上顺利运行和调试。本文还对已实现的多核模块进行了仿真验证，结果表明任务分配模块逻辑正确、实时性能优良，同步互斥模块在性能上可以应对不同的应用场景。 本论文的成果主要有以下几点: 1.研究了适用于航天航空领域的嵌入式操作系统的体系结构和性能需求。对实时操作系统中任务调度、中断控制、任务间通信这些模块的原理和实现方法进行了分析。 2.对已有的多核操作系统解决方案进行了比较与分析，阐述了各种方案的优劣势。总结了SMP架构的系统在实现上的重点和难点，例如多核操作系统的引导和启动、多核间的通信、同步互斥等，并提出了解决方案。尤其针对任务调度和同步互斥模块，设计实现了任务分配算法以及几种改进自旋锁的方法，并进行了仿真验证。 3.针对龙芯3A处理器平台，根据RTEMS操作系统内核，在其基础上进行修改和扩展，设计并实现了此特定平台上的嵌入式实时操作系统，对其进行了实时性能测试。
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